Biolietteen kuiva-ainepitoisuuden parantaminen elektro-kuivauksen avulla

Tässä työssä tutkittiin sähkön käyttömahdollisuuksia metsäteollisuuden jäteveden-puhdistamolla syntyvän biolietteen kuivauksessa. Lisäksi selvityksen kohteena olivat lietteen sähkökuivaukseen vaikuttavat tekijät. Työn kirjallisessa osassa perehdyttiin lietteiden syntyyn jätevedenpuhdistamolla sekä lietteiden ominaisuuksiin. Työssä tutustuttiin myös lietteiden käsittelyyn ja siinä käytettäviin tekniikoihin. Ennen työn kokeellista osaa esiteltiin sähkökuivauksen periaate sekä sähkökuivaukselle aiemmin tehtyjä tutkimuksia ja niistä saatuja kokemuksia. Myös tuotteistetut elektrokuivauksen sovellukset olivat osa työtä. Kokeellisessa osassa keskityttiin varsinaisiin sähkökuivauskokeisiin. Tutkimukset suoritettiin suodatuskokein, jotka toteutettiin imuun perustuvalla Büchner-suodattimella sekä painesuodattimella. Kokeissa tutkittiin tasavirran, virran pulssituksen ja vaihtovirran vaikutusta metsäteollisuuden primääri- ja biolietteeseen. Tasavirtatutkimuksissa sähkövirtaa johdettiin lietteeseen suodatuksen aikana, kun taas vaihtovirtaa testattaessa liete käsiteltiin ensin sähköllä ja suodatettiin erikseen. Suodatuskokeiden lisäksi tutkimuksissa tarkkailtiin lietteiden kuiva-ainepitoisuuksia, redox-potentiaalia, lämpötilaa, pH:ta ja sähkönjohtokykyä. Lietteitä tutkittiin myös tuhkapitoisuuden suhteen sekä suoritettiin solututkimuksia fluoresenssilukijan avulla. Työn laboratoriotutkimukset osoittivat sähkön vaikuttavan selkeästi biolietteen ve-denerotuskykyyn: sähkö nopeutti lietteen suodatusta parhaimmillaan yli 70 %. Säh-kökuivauksella lietteen kuiva-ainepitoisuudet pysyivät samoina, mutta suodatus nopeutui ja suodatusajat jopa puolittuivat. Myös lietteen sähkönjohtokyky kasvoi sähkökäsittelyn aikana, mikä viittasi veden vapautumiseen solujen sisältä. Lietteen kunto ja ominaisuudet, polymeeri, sekoitus sekä sähkökäsittelyn parametrit olivat tärkeässä asemassa sähkökuivauksen onnistumisen kannalta.

The purpose of this thesis was to study the possible uses of electricity in dewatering bio sludge from water treatment in the forest industry. In addition, different factors affecting the electrical dewatering of bio sludge were studied. The literature part takes a look on how sludges are generated in a water treatment plant and what kind of attributes they have. Present sludge treatment methods are discussed. The principle of electrical dewatering is presented with prior results from other studies. The products of electro-dewatering were also included. The experimental part focuses on electrical dewatering experiments. The experiments were conducted with filtration tests, which were implemented by using a suction based Büchner filter and a pressure filter. The experiments study the effects of direct, pulsating and alternating current on primary and bio sludge of the forest industry. In the direct current experiments, electrical current was directed into the sludge while filtrating, whereas when experimenting with alternating current the sludge was first treated with electrical current and then filtered separately. In addition to the filtration experiments, dry matter quantities, redox potential, temperature, pH and electrical conductivity of the sludges were monitored. The sludges were also studied by their ash content and cellular studies were conducted with a fluorescence reader. The laboratory experiments show that electricity has a clear impact on water separation ability of bio sludge: use of electricity accelerated the filtration by up to 70%. When using electrical dewatering, the dry matter contents of the sludge remained the same, but the filtration was faster and filtration time was cut in half. The sludge's electrical conductivity increased whilst being filtrated, which suggests that water was released from within the cells of the sludge. The condition and attributes, polymer, mixture of the sludge and the parameters of the electrical treatment were an important part in the outcome of electrical dewatering.